河南宝天曼青檀群落的初步研究 程瑞梅 ( 中国林业科学院森林生态环境与保护研究所, 北京 100091) 摘要根据 6 块样地材料, 对青檀群落的土壤性质 植物区系成分 群落外貌 群落结构以及物种多样性特征进行了初步研究 结果表明青檀群落土壤肥力较高, 区系组成丰富, 群落垂直结构可分为乔木层 灌木层 草木层, 亦有少量层间植物 群落的优势种显著, 植物物种多样性指数较高 关键词青檀群落群落特征宝天曼河南 河南省宝天曼自然保护区位于伏牛山南麓, 约北纬 33 25'~33 33', 东经 111 53'~ 112 之间, 是北亚热带向南暖温带过渡区域, 也是我国中部地区惟一保存较完好的综合性森林生态系统类型 保护区内山势成东西走向, 总面积约 53.4km 2, 相对海拔约 600~1800m, 最高峰宝天曼海拔 1 830m 区内阳光热量适中, 年平均气温 15.1, 最低月 (1 月 ) 平均气温 1.5, 最高月 (7 月 ) 平均气温 27.8, 活动积温 ( 10 ) 为 2 931.0 ~4 217.1 ; 辐射量约 108.83Kcal/cm 2 a 全年降雨量为 900mm, 多集中分布于 6~8 月份的雨季 保护区四季气候明显, 夏季炎热多雨, 冬季寒冷干燥, 具暖温带的气候特征 青檀是国家三级保护植物, 分布在温带至亚热带的中 低山 在河南省宝天曼地区, 主要分布于海拔 600~1000m, 多生长在石灰岩地和花岗岩地或山谷溪流两岸及乱石丛中 通过对青檀群落的分析研究, 充分认识其群落学特征和物种多样性现状, 对有计划地保护及将来合理地开发利用其资源, 具有重要意义 1 研究方法 1.1 样地的设置与调查采用典型取样法, 在宝天曼地区的许窑 杨长沟 葛条爬 拐弯 黄西沟等处设置 8 个样地, 样地面积为 20m 20m, 取样面积共 3 200m 2 ; 样地内采用梅花形布点, 设置 2m 2m 的小样方, 调查高度 <2m 的灌木及幼苗 幼树 ; 设置 1m 1m 的小样方, 调查草本及活地被物, 分别设置小样方各 40 个 ; 在样地内记录高度 >2m 的各种树种及个体 ( 株 ) 数, 按每木调查法, 记录乔木的胸径 树高 枝下高 冠幅 ; 在小样方内统计高度 <2m 的小灌木和草本的种名及个体数, 按 Braun Blanquet 的方法记录灌木 草本植物的盖度级 在样方内有代表处挖土壤剖面采样, 用比重计法测定土壤质地 ; 电位法测定土壤的 ph 值 ; 重铬酸钾氧化 - 外加热法测定土壤有机质含量 ; 碱解 - 扩散法测定土壤碱氮 ;0.05mol/LHCl 0.025mol/ L1/2H 2 SO 4 浸提法测土壤有效磷 ;1mol/L 乙酸铵浸提 - 火焰光度法测土壤速效钾 ( 张万儒,
292 面向 21 世纪的中国生物多样性保护 1987) 1.2 多样性指数的选择与测定在进行群落特征分析的基础上, 采用以下 4 种多样性指数测定群落的物种多样性 ( 马克平,1994) (1)Shannon-Wiener 多样性指数 H=- PilnPi (2)Simpson 优势度指数 D=1- Pi 2 (3) 种间相遇机率 PIE= [(Ni/N)(N-Ni)/(N-1)] (4)Pielou 均匀度指数 J=(- pilnpi)/lnn 上述算式中 N 为物种个体总数,Ni 为第 i 种的个体数,Pi 为第 i 个种的个体数占样地中所有种的总个体数的比例 2 结果与讨论 2.1 青檀群落土壤状况青檀群落样地内裸石较多, 土壤多为山地褐土, 质地为松沙土, 土壤呈中性,pH 值为 6.80~7.20, 土壤有机质含量较少, 较瘠薄 其理化性质见表 1 由于青檀对立地条件要求不严, 在该地区, 青檀林生长发育良好, 且群落区系成分较丰富的 2.2 青檀群落植物区系组成根据调查资料统计, 青檀群落共有维管束植物 51 种, 分属 29 科 45 属, 其中含种数较多的是蔷薇科 (Rosaceae) 豆科(Leguminosae), 各 4 种 ; 菊科 (Compositae) 莎草科(Cyperaceae) 樟科 (Lauraceae) 蓼科(Polygonaceae) 分别为 3 种 在青檀群落出现的 45 属中, 绝大多数只含 1 种, 仅栎属 (Quercus L.) 苔草属(Carex L.) 和蓼属 (Polygonum L.) 等含有 2~3 种 根据吴征镒 ( 对中国种子植物属的分布区类型的划分方案, 对组成青檀群落的种子植物区系地理成分进行分析, 结果如表 2 所示 在 45 个属中, 温带性质的属共 24 个, 占总属数的 54.55%, 其中以北温带分布及其变型所占比重最大, 共 21 个属, 占 47.73%, 如蔷薇属 (Rosa L.) 栎属(Quercus L.) 绣线菊属(Spiraea L.) 荚蒾属(Viburnum L.) 栗属 (Castaneae mill.) 唐松草属(Thalictrum L.) 等 ; 东亚和北美洲间断分布类型为 2 属 ; 旧世界温带分布及其变型为 1 属 群落中热带性质的属也占一定比例, 共 14 属, 占总数的 31.82 %; 其中以泛热带分布及其变型的属稍多, 共 7 属, 占总属数的 15.91%, 如卫矛属 (Euonymus L.) 苎麻属(Boehmeria Jacq.) 花椒属(Zanthoxylum L.) 等 ; 热带亚洲和热带美洲间断分布 热带亚洲至热带非洲分布及其变型以及热带亚洲分布及其变型, 均为 2 属 ; 旧世界热
河南宝天曼青檀群落的初步研究 293 带分布及其变型仅 1 属, 东亚分布及其变型为 4 属, 中亚分布及其变型 中国特有分布各为 1 属 世界分布的属有 7 个 从上述分析可见, 属的分布类型是以温带性质的属最多, 热带性质的属也占一定比例, 表明了青檀群落植物区系组成的温带亲缘, 同时还有一定的过渡性 2.3 青檀群落外貌 2.3.1 叶的性质青擅群落组成种类的叶级谱中以中叶为主, 共计 25 种, 占总数的 48.78%, 基本上反映了温带落叶阔叶林的叶级谱性质 ; 小叶共 18 种, 占总数的 38.44%, 由于小叶是中亚热带常绿阔叶林的典型叶级, 所以它反映出该群落具有一定的过渡性 ; 微叶和大叶分别为 5 种和 3 种, 各占总数的 9.80% 和 5.33%; 不存在鳞叶和巨叶种类, 见图 1 2.3.2 生活型根据 Raunkiaer 的生活型系统的分类方案, 对青檀群落的生活型进行分析, 并与亚热带常
294 面向 21 世纪的中国生物多样性保护 绿阔叶林 温带落叶阔叶林和亚热带次生性常绿 落叶阔叶混交林的生活型进行对比分析 ( 秦泰谊,1993; 王梅峒,1987), 结果见表 4 植物群落内各类生活型的数量对比可以反映植物群落和气候的关系 由表 4 可知, 青檀群落以高位芽植物占优势, 所占比例接近温带落叶阔叶林, 远低于亚热带常绿阔叶林 地面芽的比例, 在位序上列于第二位, 这说明青檀群落所处的气候条件与温带落叶阔叶林相似, 其气候夏季炎热多雨, 并有一个较长的严冬季节 但又不同于温带落叶阔叶林的气候条件, 主要表现在地面芽比例略低, 而地上芽 地下芽 1 年生植物的比例略高 2.4 青檀群落的结构特征现根据 Kershaw 的植被结构理论, 就青檀群落的垂直结构 水平结构和数量结构等方面进行分析 2.4.1 垂直结构青檀群落成层现象明显, 在垂直方向上可分为乔木层 灌木层和草本层, 地被层不发达 此外, 还有一定数量的层间植物 青檀群落乔木层发育良好, 高度为 12~20m, 最高可达 23m 而伸出林冠之上 ; 灌木层一般高度为 0.8~1.2m, 草本层高在 5~20cm 2.4.2 水平结构青檀群落乔木层郁闭度为 0.60~0.80, 平均胸径 45cm, 最大可达 120cm 除灌木层的胡枝子 (Lespedeza bicolor Turcz.) 竹叶椒 华北草本层的细叶苔(Carex duriuscula C.A.Mey.) 等单优势种群的水平分布成密集连续状态外, 群落内多数种群的水平配置是不一致的 如青檀优势种群呈块状分布, 而许多非优势种群则分布零星, 个别种类如山杨 鹅耳枥 山楂 化香等在样地内偶尔可见 这表现出群落内部因素的局部不均匀性 2.4.3 重要值指标及其分析青檀群落乔木层盖度达 70%, 调查结果统计见表 5 由表 5 可见乔木层中青檀的重要值最高, 达 137.38, 是群落优势种, 常见伴生树种有栓皮栎 黄连木 合欢 大叶朴等 ; 林下灌木层分布不均匀, 常见有胡枝子 竹叶椒 华北绣线菊 棣棠花等, 分布频度约为 30%~ 40%, 但盖度较小, 约为 20% 草本层优势种有乱草 求米草等 层间植物较少, 仅有鸡矢藤 (Paederia scandens(luor.)merr.) 爬山虎(Parthenocissus heterophylla Merr.) 2.5 青檀群落物种多样性生物群落是在一定地理区域内生活在同一环境下的不同种群的集合, 其内部存在着极为复杂的相互关系 群落在组成和结构上表现出的多样性是认识群落的组织水平, 甚至功能状态的基础, 也是生物多样性研究中至关重要的方面 根据 6 块样地材料的统计结果见表 6
河南宝天曼青檀群落的初步研究 295 由表 6 可知, 样方 1 3 4, 其 Shannon-Wiener 指数,PIE 指数和 Pielou 指数相对较高, Simpson 指数相对较低, 说明其物种分布均匀, 种间相遇机率和物种多样性较高 ; 样方 2 5 6, 其 Shannon Wiener 指数,Pielou 指数和 PIE 指数相对较低,Simpson 指数相对较高, 说明其物种分布均匀性较小, 种间相遇机率和物种多样性较低 参考文献 张万儒.1987. 中国森林土壤方法 [ 国家标准 ]. 北京 : 中国标准出版社马克平.1994. 生物群落多样性的测度方法 Ⅰα 多样性的测度方法 ( 上 ). 生物多样性,2(3):162~168 马克平.1994. 生物群落多样性的测度方法 Ⅰα 多样性的测度方法 ( 下 ). 生物多样性,2(4):231~239 吴征镒.1991. 中国种子植物属的分布类型. 云南植物研究,13( 增刊 ):1~139 秦泰谊.1993. 秦岭南坡旬河流域及邻近地区森林与其生态环境的初步研究. 生态学杂志,12(6):6~11 王梅峒.1987. 中国亚热带常绿阔叶林生活型的研究. 生态学杂志,6(2):21~23
296 面向 21 世纪的中国生物多样性保护 STUDY ON PTEROCELTIS TATARINOWII COMMUNITY CHARACTERISTICS IN BAO TIANMAN, HENAN PROVINCE Cheng Ruimei (Research Institute of Forest Ecology, Environment and Protection Science, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091) Soil properties, plant species composition, community structure, and plant species diversity of Pteroceltis tatarinowii community were studied according to the data from 6 plots in Bao Tianman, Henan Province. The results show that the soil is fertile, the species diversity is high, and the vertical structure of the community can be divided into tree layers, shrub layer and herb layer. The community also has some interstratum plants, and the community is dominated by a few species. Key words: Pteroceltis tatarinowii community, Community characteristics, Bao Tianman, Henan Province